JPH01262428A - Spectral measuring instrument - Google Patents

Spectral measuring instrument

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JPH01262428A
JPH01262428A JP9067288A JP9067288A JPH01262428A JP H01262428 A JPH01262428 A JP H01262428A JP 9067288 A JP9067288 A JP 9067288A JP 9067288 A JP9067288 A JP 9067288A JP H01262428 A JPH01262428 A JP H01262428A
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JP
Japan
Prior art keywords
pixel
image sensor
output
data
microcomputer
Prior art date
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Pending
Application number
JP9067288A
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Japanese (ja)
Inventor
Jun Hasegawa
潤 長谷川
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Minolta Co Ltd filed Critical Minolta Co Ltd
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Publication of JPH01262428A publication Critical patent/JPH01262428A/en
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Abstract

PURPOSE:To eliminate the waste of a memory means and to facilitate the selective setting of effective picture elements and ineffective picture elements by taking only the necessary picture element output into a data processor by the action of a dip switch. CONSTITUTION:Plural pieces of spectral filters 1, 2 are discretely disposed on a solid-state image pickup element 3 of the instrument. The positions of the ineffective picture elements of the element 3 to the incident light transmitted between the filters 1 and 2 or the effective picture elements of the element 3 to the incident light transmitted through the filters 1, 2 are stored by the dip switch. Only the effective picture element output is taken into a microcomputer. The taking of the unnecessary picture element into the microcomputer is obviated at the time of taking the picture element output into the microcomputer by such constitution and, therefore, only the data on the effective picture elements is stored in the RAM of the microcomputer. The easy selective switching by the dip switch is enabled even if the positions of the effective picture elements and the ineffective picture elements change.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数個の分光フィルタと積分型固体撮像素子
を組み合わせて被測定光の分光分布を電気的に測定する
ための計測装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a measuring device for electrically measuring the spectral distribution of light to be measured by combining a plurality of spectral filters and an integral solid-state image sensor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

この種の分光計測を行う方法ないし装置として、特開昭
57−69222号公報に示されるように、分光フィル
タとCCDイメージセンサなどの自己走査型固体撮像素
子を用いたものが知られている。
As a method or apparatus for performing this type of spectroscopic measurement, a method using a spectral filter and a self-scanning solid-state image sensor such as a CCD image sensor is known, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 57-69222.

また、通常、固体撮像素子(以下、−例としてCCDと
する)出力はA/Dコンバータを介してデータ処理制御
回路に取り込まれるが、CCDの画素中に不要画素を含
む場合の対策として、有効な画素出力のみを取り込む、
つまり不要画素出力を取り込まないために、A/Dコン
バータへの変換開始パルスをロジック回路でもってマス
キングする技術を先に提案している。
In addition, although the output of a solid-state image sensor (hereinafter referred to as CCD as an example) is normally taken into the data processing control circuit via an A/D converter, it is effective as a countermeasure when unnecessary pixels are included in the pixels of the CCD. Captures only pixel output,
In other words, in order to prevent unnecessary pixel outputs from being taken in, we have previously proposed a technique in which the conversion start pulse to the A/D converter is masked using a logic circuit.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

かかる分光フィルタと固体撮像素子を組み合わせた分光
計測用固体撮像装置においては、−個(−枚)の分光フ
ィルタで計測する波長範囲を全てカバーすることが困難
な場合がある。このような場合には、2枚以上の分光フ
ィルタを固体撮像素子上に配置し、計4111する全て
の波長範囲をカバーしなければならない。
In a solid-state imaging device for spectroscopic measurement in which such a spectral filter and a solid-state imaging device are combined, it may be difficult to cover the entire wavelength range to be measured with - pieces of spectral filters. In such a case, two or more spectral filters must be placed on the solid-state imaging device to cover all 4111 wavelength ranges in total.

ところ、が、装置の組立上の都合により、各分光フィル
タの間には位置合わせのマージンが必要となり、固体撮
像素子の出力中にマージン部分の不要画素出力が混在す
る。
However, due to device assembly considerations, a margin for positioning is required between each spectral filter, and unnecessary pixel outputs from the margin portion are mixed in the output of the solid-state image sensor.

ところで、画素出力をマイクロコンピュータ(データ処
理手段)に取り込み、処理することが一般に行われてい
るが、この場合、不要画素出力まで取り込んでいると、
その分は余分であって、記憶手段としてのRAMに無駄
が生じる。
By the way, pixel outputs are generally taken into a microcomputer (data processing means) and processed, but in this case, if even unnecessary pixel outputs are taken in,
This amount is redundant, and the RAM as a storage means is wasted.

これらの点に関し、上述した公報に示される技術では、
分光フィルタは一枚のみであり、複数枚の分光フィルタ
が必要な場合は考慮していない。
Regarding these points, the technology shown in the above-mentioned publication,
The number of spectral filters is only one, and the case where multiple spectral filters are required is not considered.

また、上述した既に提案している技術では、不要画素が
ロジック回路で固定されるため、不要画素の位置が変わ
ると対処できないといった問題を有する。
Furthermore, in the previously proposed techniques described above, unnecessary pixels are fixed by a logic circuit, so there is a problem that it is impossible to deal with changes in the positions of unnecessary pixels.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、複数個
の分光フィルタと積分型固体撮像素子を組み合わせたも
のにあって、有効な画素出力のみを取り込み、記憶手段
に無駄を生じることがなく、しかも、有効画素と無効画
素の選択設定の容易化を図った分光計測装置を提供する
ことを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and is a combination of a plurality of spectral filters and an integral solid-state image sensor, which captures only effective pixel outputs and eliminates waste in storage means. In addition, it is an object of the present invention to provide a spectroscopic measurement device that does not require the above-mentioned methods and also facilitates the selection and setting of effective pixels and ineffective pixels.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明は、位置によって透過する光の波長が異なる複数
個の分光フィルタと、上記分光フィルタにより分光され
た光を受光する固体撮像素子と、上記固体撮像素子を制
御するデータ処理手段とからなる分光計測装置において
、固体撮像素子上に複数個の分光フィルタが離散的に配
置され、かつ、これら分光フィルタの間を透過して入射
した光に対する固体撮像素子の無効画素、もしくは分光
フィルタを透過して入射した光に対する固体撮像素子の
有効画素の位置を記憶する外部メモリ手段を有し、上記
有効画素出力のみをデータ処理手段に取り込むようにし
たものである。
The present invention provides a spectroscopy system that includes a plurality of spectral filters that transmit light of different wavelengths depending on the position, a solid-state image sensor that receives light separated by the spectral filter, and a data processing means that controls the solid-state image sensor. In a measurement device, a plurality of spectral filters are arranged discretely on a solid-state image sensor, and the light transmitted between these spectral filters is detected as an invalid pixel of the solid-state image sensor, or as light that passes through the spectral filter. It has an external memory means for storing the position of the effective pixel of the solid-state image pickup device with respect to the incident light, and only the output of the effective pixel is taken into the data processing means.

〔作用〕[Effect]

この構成により、画素出力をデータ処理手段に取り込む
ときに、不要画素データを取り込まないため、同処理手
段内のRAMには有効画素のデータのみが・記憶される
。また、有効画素と無効画素の位置が変わっても、外部
メモリ手段により、容易にそれらの選択切換えを行うこ
とができる。
With this configuration, when pixel outputs are taken into the data processing means, unnecessary pixel data is not taken in, so that only valid pixel data is stored in the RAM in the processing means. Further, even if the positions of valid pixels and invalid pixels change, selection and switching between them can be easily performed using external memory means.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本実施例における入射光受光部の構成を示す。 FIG. 1 shows the configuration of the incident light receiving section in this embodiment.

同図において、1.2はその透過する主波長が図面X方
向に対し連続的に変化する分光フィルタであり、後述す
るように両者は組立上の理由から離散して配置されてい
る。そして、一方のフィルタ1は390〜550 (n
m〕の波長帯域をカバーし、他方のフィルタ2は550
〜710(nm)の波長帯域をカバーし、これらの2枚
のフィルタ1.2によって390〜710(nm)の波
長帯域をカバーするように設計されている。
In the figure, reference numeral 1.2 denotes a spectral filter whose dominant wavelength to be transmitted changes continuously in the X direction of the drawing, and as will be described later, both are arranged discretely for assembly reasons. And, one filter 1 has 390 to 550 (n
m] wavelength band, and the other filter 2 covers a wavelength band of 550 m].
These two filters 1.2 are designed to cover a wavelength band of 390 to 710 (nm).

3は積分型固体撮像素子としてのCCDイメージセンサ
(第1図ではその概略構成を示す)で、フィルタ1,2
の下方に配置され、受光部に入射した光4はフィルタ1
,2で受光された後、CCDイメージセンサ3の各画素
に入射する。各画素には入射した光4の各画素に対応し
た分光フィルタ1.2の主波長に相当する波長の光が照
射され、各画素の出力を読み出すことによって入射光4
の分光スペクトルが得られるようになっている。
3 is a CCD image sensor (its schematic configuration is shown in FIG. 1) as an integral solid-state image sensor; filters 1 and 2;
The light 4 incident on the light receiving section is filtered through the filter 1.
, 2, and then enters each pixel of the CCD image sensor 3. Each pixel is irradiated with light of a wavelength corresponding to the main wavelength of the spectral filter 1.2 corresponding to each pixel of the incident light 4, and by reading out the output of each pixel, the incident light 4 is
It is now possible to obtain a spectroscopic spectrum.

ここに、分光スペクトルの半値幅は、各画素の図面X方
向の長さに対応する分光フィルタ1.2の主波長の変化
の幅と分光フィルタ1,2の各主波長における半値幅で
決定され、また、分光スペクトルの波長ピッチは、CC
Dイメージセンサ3の各画素のピッチに対応する分光フ
ィルタ1,2の主波長の変化ピッチで決定されている。
Here, the half-value width of the spectral spectrum is determined by the width of change in the dominant wavelength of the spectral filter 1.2 corresponding to the length of each pixel in the X direction in the drawing, and the half-value width at each dominant wavelength of the spectral filters 1 and 2. , and the wavelength pitch of the spectroscopic spectrum is CC
It is determined by the change pitch of the dominant wavelengths of the spectral filters 1 and 2, which corresponds to the pitch of each pixel of the D image sensor 3.

なお、本実施例においては各画素ピッチは主波長10(
nm)ピッチに対応している。
In addition, in this example, each pixel pitch is the dominant wavelength 10 (
nm) pitch.

第2図はCCDイメージセンサ3の具体的な構成を示す
。同図において、5はオーバーフロードレイン(ODと
略す)、6はオーバーフロー/7’−) (OGと略す
)、7はCCDイメージセンサ3の主要部であるフォト
ダイオード(PDと略す)、8は移送ゲー1− (SH
と略す)、9は各画素で得られた電荷を転送する2相駆
動の転送レジスタ(RGと略す)である。
FIG. 2 shows a specific configuration of the CCD image sensor 3. As shown in FIG. In the figure, 5 is an overflow drain (abbreviated as OD), 6 is an overflow/7'-) (abbreviated as OG), 7 is a photodiode (abbreviated as PD) which is the main part of the CCD image sensor 3, and 8 is a transport Game 1- (SH
9 is a two-phase drive transfer register (abbreviated as RG) that transfers the charge obtained in each pixel.

そして、PD7は、各PD間をチャンネルストッパで区
切られていて、CCDイメージセンサの各画素に入射し
た光を光電変換し、さらに光電変換によって発生した電
荷の蓄積を行う。
The PDs 7 are separated by channel stoppers, photoelectrically convert the light incident on each pixel of the CCD image sensor, and further accumulate charges generated by the photoelectric conversion.

また、SH8はPD7で発生蓄積された電荷をRG9へ
取り込むためのもので、イメージセンサの積分終了5に
際しては、SH8に電圧を印加することにより、PD7
からRG9へ電荷の移送が行われ、積分終了動作となる
。またOG6は電圧を印加していない状態では、入射す
る光が強い場合、PD7に過剰に蓄積された電荷が隣接
するPD7あるいはRG9へ流出(オーバーフロー)し
てしまうことを避けるため、PD7間のチャンネルスト
ッパおよびSH8より低いポテンシャルとなり、過剰に
蓄積された電荷をOD5 (電源電圧に接続され、最も
低いポテンシャルになっている)へ排出する。また、上
記OG6は、電圧を印加すると、そのポテンシャルがP
D7のポテンシャルより低くなるように設計されており
、CCDイメージセンサの積分の開始に際して、積分以
前にPD7に蓄積された不要電荷をOD5へ排出するた
めの積分クリアゲートの働きも持っている。
Further, SH8 is for taking in the charge generated and accumulated in PD7 to RG9, and when the integration of the image sensor ends 5, by applying a voltage to SH8, PD7
The charge is transferred from RG9 to RG9, and the integration is completed. In addition, when no voltage is applied to OG6, when the incident light is strong, the channel between PD7 is used to prevent the excessive charge accumulated in PD7 from flowing out (overflow) to the adjacent PD7 or RG9. It has a potential lower than that of the stopper and SH8, and discharges excess accumulated charge to OD5 (connected to the power supply voltage and has the lowest potential). Furthermore, when a voltage is applied to the OG6, its potential changes to P.
It is designed to be lower than the potential of D7, and also functions as an integration clear gate to discharge unnecessary charges accumulated in PD7 before integration to OD5 at the start of integration of the CCD image sensor.

10はRG9より順次転送される各画素の電荷を電圧に
変換する容量で、この容量10はリセット用FETII
によって電荷の転送に先立って電源電圧に充電される。
10 is a capacitor that converts the charge of each pixel sequentially transferred from RG9 into a voltage, and this capacitor 10 is a reset FET II.
is charged to the power supply voltage prior to charge transfer.

12はイメージセンサ出力バッファであり、容量10に
おける電圧を信号O8として外部へ出力する。20はP
D7に照射される光を遮光するアルミニウム膜である。
12 is an image sensor output buffer, which outputs the voltage at the capacitor 10 to the outside as a signal O8. 20 is P
This is an aluminum film that blocks light irradiated to D7.

本実施例では第2図において最も右側に配置されている
画素を1番画素、その左側の画素を2番画素と番号付け
する。ここで、1番画素はPD7の面積の15/16を
遮光し、PD7の遮光を施さない通常の画素の1/16
の光感度になるように構成されている。2番画素は同様
に通常の画素の1/8の感度とし、3番画素は1/4の
感度、4番画素は1/2の感度とし、5番画素以降は遮
光を施していない通常の画素としている。これら遮光を
施した画素および5番画素は後述する積分時間切り換え
時の出力モニタとして使用するため、これら画素上には
分光フィルタ1.2は配置されていない。以上でイメー
ジセンサの構成の説明を終了する。
In this embodiment, the pixel located on the rightmost side in FIG. 2 is numbered as pixel 1, and the pixel to the left thereof is numbered as pixel 2. Here, the first pixel shields 15/16 of the area of PD7, and is 1/16 of the normal pixel without shielding PD7.
It is designed to have a light sensitivity of . Similarly, the second pixel has a sensitivity of 1/8 of a normal pixel, the third pixel has a sensitivity of 1/4, the fourth pixel has a sensitivity of 1/2, and the fifth and subsequent pixels are normal pixels with no light shielding. It is called a pixel. Since these light-shielded pixels and the fifth pixel are used as output monitors when switching the integration time, which will be described later, the spectral filter 1.2 is not placed on these pixels. This concludes the description of the configuration of the image sensor.

第3図は本実施例における制御システムのブロック構成
を示す。以下、第3図に沿って、各ブロックの機能およ
び各ブロック間の信号ラインについて説明する。
FIG. 3 shows the block configuration of the control system in this embodiment. The functions of each block and the signal lines between each block will be described below with reference to FIG.

13は前述のCCDイメージセンサ、14はCCDイメ
ージセンサ13の制御および出力されたデータの処理を
行うデータ処理手段としてのマイクロコンピュータ(マ
イコンと略す)、15はアナログ処理回路(詳細は後述
)、16はA/Dコンバータ、17はパルス発生回路、
18は基本クロック発生部であり、このクロック発生部
18は、イメージセンサ13の駆動およびイメージセン
サ13の出力信号の処理を行う各パルス信号発生のため
の基本クロックCP1およびイメージセンサ13のアナ
ログ出力をマイコン14で扱うデジタルデータに変換す
るA/Dコンバータ16の基本クロックCP′を発生し
ている。また、パルス発生回路17は、フリップフロッ
プ、NANDゲート、NORゲート等のロジック回路で
構成されており、イメージセンサ13のRGの駆動およ
びイメージセンサ13の積分制御、およびイメージセン
サ13の出力を処理するアナログ処理回路15の制御を
行う各パルス信号を発生する。
13 is the aforementioned CCD image sensor; 14 is a microcomputer (abbreviated as microcomputer) as a data processing means for controlling the CCD image sensor 13 and processing output data; 15 is an analog processing circuit (details will be described later); 16 is an A/D converter, 17 is a pulse generation circuit,
Reference numeral 18 denotes a basic clock generating section, and this clock generating section 18 generates a basic clock CP1 for generating each pulse signal for driving the image sensor 13 and processing the output signal of the image sensor 13, and an analog output of the image sensor 13. It generates a basic clock CP' for the A/D converter 16 that converts into digital data handled by the microcomputer 14. Further, the pulse generation circuit 17 is composed of logic circuits such as flip-flops, NAND gates, NOR gates, etc., and processes the driving of RG of the image sensor 13, the integral control of the image sensor 13, and the output of the image sensor 13. Each pulse signal for controlling the analog processing circuit 15 is generated.

以下、それぞれのパルス信号について説明する。Each pulse signal will be explained below.

φ1.φ2は2相駆動のRG(第2図)を駆動するため
の互いに逆相の転送りロックで、転送りロックφ1.φ
2の一周期に同期して画素の出力が取り出されるが、各
画素で発生した電荷が容量10(第2図)に転送される
のはφ1−Hi(ハイ)のタイミングである。φ  は
上記の容量5R8 10を電荷転送に先立って電源電圧に充電するためのリ
セット用FETIIのゲートに印加されるパルスで、φ
1=Lo (ロー)のタイミングで、このφ  パルス
を上記ゲートに印加することで、O3l?S 上記FET11のリセット動作を行なわせている。
φ1. φ2 is a transfer lock with opposite phases to each other for driving the two-phase drive RG (FIG. 2), and transfer lock φ1. φ
The output of the pixel is taken out in synchronization with one period of φ1-Hi (high), but the charge generated in each pixel is transferred to the capacitor 10 (FIG. 2) at the timing of φ1-Hi (high). φ is a pulse applied to the gate of the reset FET II to charge the above capacitor 5R810 to the power supply voltage prior to charge transfer, and φ
By applying this φ pulse to the above gate at the timing of 1=Lo (low), O3l? S The reset operation of the FET 11 is performed.

φOGとφ8Hはそれぞれイメージセンサ13のOG。φOG and φ8H are OG of the image sensor 13, respectively.

SHに印加されるパルスで、φOGは積分開始に先立っ
てHiとなり、積分開始の時点でLoとなる積分開始の
パルス信号であり、φ8Hは積分終了時に各PDに蓄積
された電荷をRGへ転送するための信号で、転送りロッ
クφ1がHiの時に、Hiとして転送を開始し、Loと
なった時点で積分を終了する積分終了信号である。これ
らの積分時間制御パルスはマイコン14よりパルス発生
回路17へ送信されるφ  信号により発生する。マイ
NT コン14はこの積分時間制御のため、パルス発生回路1
7から送信される転送りロックφ1をカウントし、常に
モニタしている。
A pulse applied to SH, φOG is a pulse signal for starting integration that becomes Hi before the start of integration and becomes Lo at the time of starting integration, and φ8H transfers the charge accumulated in each PD to RG at the end of integration. When the transfer lock φ1 is Hi, transfer is started as Hi, and when it becomes Lo, it is an integration end signal that ends the integration. These integral time control pulses are generated by the φ signal sent from the microcomputer 14 to the pulse generation circuit 17. My NT controller 14 controls the pulse generation circuit 1 for this integral time control.
The number of transfer locks φ1 transmitted from 7 is counted and constantly monitored.

φI?SS/It   O3S/H” 7+’グ処理回
路1510、φ おける信号処理のタイミングパルスである。
φI? This is a timing pulse for signal processing in the SS/It O3S/H"7+' processing circuit 1510, φ.

CCDイメージセンサ13の出力O8は、前記リセット
状態の電圧と画素で発生した電荷が転送された状態の電
圧が交互に現れるため、発生した電荷性だけの電圧(電
位差)をこのアナログ処理回路15で取り出し、さらに
マイコン14より送信されるGNI、GN2信号によっ
て3段階に切り換え可能なゲインを掛けて(詳細は後述
)、VosとしてA/D変換する必要がある。発生した
電荷性の電圧を取り出すのに、周知の2重サンプリング
の方法(後述)を用いるため、φR3S/H’φO3S
/Hのパルスがアナログ処理回路15へ供給される。ま
た、φ  は、アナログ処理回路15DS から出力されるVosをA/D変換するためのA/D変
換開始パルスである。
In the output O8 of the CCD image sensor 13, the voltage in the reset state and the voltage in the state where the charge generated in the pixel is transferred appear alternately. It is necessary to extract the signal, apply a gain that can be switched in three stages using the GNI and GN2 signals transmitted from the microcomputer 14 (details will be described later), and perform A/D conversion as Vos. Since the well-known double sampling method (described later) is used to extract the generated charge voltage, φR3S/H'φO3S
/H pulse is supplied to the analog processing circuit 15. Further, φ is an A/D conversion start pulse for A/D converting Vos output from the analog processing circuit 15DS.

A/Dコンバータ16は、アナログ処理回路15より出
力される出力Vosを、パルス発生回路17より送信さ
れるφ  パルスによってA/DDS 変換を開始し、A/D変換終了後、EOC(エンド オ
ブ コンバージョン)とともに、変換されたディジタル
データ(Data)をマイコン14へ送信する。マイコ
ン14はEOCをスキャンしながら各画素の出力データ
を入力し、内部のRAMへ格納する。
The A/D converter 16 starts A/DDS conversion of the output Vos output from the analog processing circuit 15 using the φ pulse sent from the pulse generation circuit 17, and after completing the A/D conversion, performs EOC (End of Conversion). ), and the converted digital data (Data) is transmitted to the microcomputer 14. The microcomputer 14 inputs the output data of each pixel while scanning the EOC, and stores it in the internal RAM.

101.102は後述する無効画素の番号を記憶するだ
めの外部メモリ手段として用いられるデイツプスイッチ
(D I P  SW)である。201.202はそれ
ぞれマイコン14と各DIP  SWの間のデータバス
であり、マイコン14の入力ポート301.302に接
続されている。
Reference numerals 101 and 102 designate dip switches (DIP SW) used as external memory means for storing invalid pixel numbers, which will be described later. 201 and 202 are data buses between the microcomputer 14 and each DIP SW, and are connected to input ports 301 and 302 of the microcomputer 14, respectively.

第4図は上記各信号の出力タイミングチャートを、第5
図はイメージセンサの動作を、第6図はアナログ処理回
路を示す。これらの図により、イメージセンサの動作お
よび信号の出力タイミングを説明する。
Figure 4 shows the output timing chart of each of the above signals.
The figure shows the operation of the image sensor, and FIG. 6 shows the analog processing circuit. The operation of the image sensor and the signal output timing will be explained with reference to these figures.

第4図(a)の時点では、PDに不要電荷が蓄積され、
第5図(a)に示す状態にある。マイコン14はパルス
発生回路17から送られる転送りロックφ1の立ち上が
りの後、積分時間制御信号φ  を立ち上げる。パルス
発生回路17は間借NT 号φ  の立ち上がりに同期し、φoGのパルスをNT 立ち上げる(ff14図(b))。これにより、OGに
電圧が印加され第5図(b)に示されるようにOGのポ
テンシャルが下がり、PDに蓄積された不要電荷はOD
へ排出される。その後、φOGのパルスが立ち下がると
(第4図(C)) 、第5図(C)に示すように、OG
へ印加された電圧が零となり、OGのポテンシャルは復
帰し、この時点からPDで発生した電荷がPDに蓄積さ
れ始め、積分が開始される。積分期間中は各PDに入射
される光量に応じて電荷が蓄積されていく (第4図(
d)。
At the time of FIG. 4(a), unnecessary charges are accumulated in the PD,
It is in the state shown in FIG. 5(a). After the transfer lock φ1 sent from the pulse generating circuit 17 rises, the microcomputer 14 raises the integration time control signal φ. The pulse generating circuit 17 synchronizes with the rising edge of the NT signal φ and raises the φoG pulse NT (FIG. FF14 (b)). As a result, a voltage is applied to OG, the potential of OG decreases as shown in Figure 5(b), and the unnecessary charge accumulated in PD is
is discharged to. After that, when the pulse of φOG falls (Fig. 4 (C)), as shown in Fig. 5 (C), the OG
The voltage applied to the PD becomes zero, the potential of the OG is restored, and from this point on, the charge generated in the PD begins to be accumulated in the PD, and integration begins. During the integration period, charges are accumulated according to the amount of light incident on each PD (Figure 4 (
d).

第5図(d))。Figure 5(d)).

マイコン14はφ  信号を立ち上げた後、転NT 送りロックφ1の立ち下がりをカウントし、所定の数だ
け同タロツクφ1をカウントした後のφ1の立ち上がり
の後、φ  信号を立ち下げる。パNT ルス発生回路17はφ  信号の立ち下がりに同NT 期し、φ8Hパルスを立ち上げる(第4図(e))。
After the microcomputer 14 raises the φ signal, it counts the falling edge of the transfer lock φ1, and after counting the same tarlock φ1 a predetermined number of times, the microcomputer 14 lowers the φ signal after the rising edge of φ1. The pulse NT pulse generating circuit 17 raises the φ8H pulse at the same time as the φ signal falls (FIG. 4(e)).

これにより、第5図 (e)に示されるように、SRに
電圧が印加され、SHのポテンシャルは下がり、PDに
蓄積された電荷はRGへ移送される。その後、φSHの
パルスが立ち下がると(第4図(r))、第5図(r)
に示されるようにSHへ印加された電圧が零となり、S
Hのポテンシャルは復帰し、この時点でPDで発生する
電荷のRGへの移送が終了し、イメージセンサの積分が
終了する。以後は第4図(g)、第5図(g)で示され
るように、転送りロックφ1.φ2によって各画素の出
力電荷は転送され、順次読み出されていく。積分終了後
、PDに引き続き光が照射されている場合でも、発生し
た電荷はSHlあるいは不図示のチャンネルストッパの
ポテンシャルより低いポテンシャルのOGを越えODへ
排出される。
As a result, as shown in FIG. 5(e), a voltage is applied to SR, the potential of SH decreases, and the charges accumulated in PD are transferred to RG. After that, when the φSH pulse falls (Fig. 4 (r)), Fig. 5 (r)
As shown in , the voltage applied to SH becomes zero, and S
The potential of H is restored, and at this point, the transfer of the charge generated in PD to RG is completed, and the integration of the image sensor is completed. Thereafter, as shown in FIGS. 4(g) and 5(g), the transfer lock φ1. The output charges of each pixel are transferred by φ2 and read out sequentially. After the integration is completed, even if the PD continues to be irradiated with light, the generated charge crosses OG, which has a potential lower than the potential of SH1 or a channel stopper (not shown), and is discharged to OD.

次にアナログ処理回路15におけるアナログ処理につい
て説明する。イメージセンサ13の出力O8は第4図に
示される通りである。クロックφ1mLoの時点で発生
するφ  パルスにより、SR3 容量は電源電圧にリセットされ、クロックφ1がHiに
なるまで、成るリセットレベルを保持している。ここで
φR8S/Itパルスが第6図に示すリセットサンプル
ホールドFET21に与えられると、サンプルホールド
容量23にリセットレベルがホールドされ、バッファ2
2を介してオペアンプ24の非反転入力へ入力される。
Next, analog processing in the analog processing circuit 15 will be explained. The output O8 of the image sensor 13 is as shown in FIG. The SR3 capacitor is reset to the power supply voltage by the φ pulse generated at the time of the clock φ1mLo, and holds the reset level until the clock φ1 becomes Hi. When the φR8S/It pulse is applied to the reset sample and hold FET 21 shown in FIG. 6, the reset level is held in the sample and hold capacitor 23, and the buffer 2
2 to the non-inverting input of the operational amplifier 24.

タロツクφ1がHiとなると、出力O8は画素で発生し
た電荷の分だけリセットレベルから電位が下がる。この
電圧はオペアンプ24の反転入力へ入力され、オペアン
プ24により先にホールドされたリセットレベルとの差
動を取って出力される。この後、φ   のパルスによ
って、上記出力はサンプルO3S/H ホールドFET’25を介してサンプルホールド容量2
6にホールドされ、バッファ27を介してオペアンプ2
8の反転入力へ入力される。ここで再びサンプルホール
ドを行うのは、後に行われるA/D変換のためである。
When the tarock φ1 becomes Hi, the potential of the output O8 decreases from the reset level by the amount of charge generated in the pixel. This voltage is input to the inverting input of the operational amplifier 24, and output after taking the difference from the reset level previously held by the operational amplifier 24. After this, by the pulse of φ, the above output is passed through the sample O3S/H hold FET'25 to the sample hold capacitor 2.
6 and the operational amplifier 2 via the buffer 27.
It is input to the inverting input of 8. The reason why sample and hold is performed again here is for A/D conversion to be performed later.

オペアンプ28はA/D変換のためにバッファ27から
のイメージセンサ出力を増幅し、VosとしてA/Dコ
ンバータ16へ出力している。ここで、増幅のゲインは
、マイコン14より送信されるGNI、GN2信号によ
って切り換えられる。
The operational amplifier 28 amplifies the image sensor output from the buffer 27 for A/D conversion and outputs it to the A/D converter 16 as Vos. Here, the amplification gain is switched by the GNI and GN2 signals transmitted from the microcomputer 14.

すなわち、GN1=GN2−Loの場合、FET29が
ONとなり、ゲインは−R1/rであり、またGNI−
Ht、ON2−Loの場合、FET30がONとなり、
ゲインは−R2/「となる。
That is, when GN1=GN2-Lo, FET29 is turned on, the gain is -R1/r, and GNI-
In the case of Ht, ON2-Lo, FET30 is turned on,
The gain is -R2/'.

さらにGNI−GN2=Hiの場合、FET31がON
となり、ゲインは−R3/rとなる。
Furthermore, when GNI-GN2=Hi, FET31 is ON.
Therefore, the gain becomes -R3/r.

以上でイメージセンサの動作およびイメージセンサの出
力の処理についての説明を終る。
This concludes the explanation of the operation of the image sensor and the processing of the output of the image sensor.

次に本実施例において、入射光の分光スペクトルのデー
タを得る方法について説明する。
Next, in this embodiment, a method for obtaining data on the spectroscopic spectrum of incident light will be described.

CCDイメージセンサ13上に配置される2枚の分光フ
ィルタ1,2は、アセンブリが容易なように、イメージ
センサ13上の分離した領域に配置されている。分光フ
ィルタ1の390,400゜410・・・・・・550
 (nm)の各10(nm)ピッチの主波長に対応する
各画素の番号は、N。
The two spectral filters 1 and 2 placed on the CCD image sensor 13 are placed in separate areas on the image sensor 13 for easy assembly. 390,400°410...550 of spectral filter 1
The number of each pixel corresponding to the dominant wavelength of each 10 (nm) pitch is N.

N+1.N+2.・・・・・・N+16となる。DIP
SWI 01にはNの値がセットされている。
N+1. N+2. ......N+16. D.I.P.
The value of N is set in SWI 01.

マイコン14はイメージセンサ13の出力を入力するに
先たち、入力ポート301からDIPSWI O1にセ
ットされているNの値を読み込む。
Before inputting the output of the image sensor 13, the microcomputer 14 reads the value of N set in DIPSWI O1 from the input port 301.

一方、分光フィルタ2の560,570゜580・・・
・・・710(nm)の各10(nm)ピッチの主波長
に対応する各画素の番号は、M。
On the other hand, the spectral filter 2 is 560, 570°580...
. . . The number of each pixel corresponding to the dominant wavelength of each 10 (nm) pitch of 710 (nm) is M.

M+1.M+2. ・・・・・・M+15となる。DI
PSW102にはMの値が格納されている。ここで前述
のNの値と同様にマイコン14はDIPSW102にセ
ットされているMの値を読み込んでいる。2つの分光フ
ィルタ1,2はイメージセンサ13上に分離して配置さ
れており、分光フィルタ1の550 (nm)に対応す
る画素(N+16番画素)と、分光フィルタ2の560
 [n m)に対応する画素M番画素)との間には本シ
ステムでは使用しない画素が並んでいる。
M+1. M+2.・・・・・・M+15. D.I.
The value of M is stored in the PSW 102. Here, the microcomputer 14 reads the value of M set in the DIPSW 102 in the same way as the value of N described above. The two spectral filters 1 and 2 are arranged separately on the image sensor 13, with the pixel (N+16th pixel) corresponding to 550 (nm) of spectral filter 1 and the 560 nm of spectral filter 2.
Pixels that are not used in this system are lined up between the pixel Mth pixel corresponding to [n m)].

本実施例では前述した1番画素〜5番画素をモニタ画素
と呼び、N各画素〜N+16番画素を第1グループと呼
び、M番画素〜M+15番画素を第2グループと呼び、
これら以外の画素を無効画素と呼ぶ。以下、第7図のフ
ローチャートに沿って説明する。
In this embodiment, the above-mentioned 1st to 5th pixels are called monitor pixels, each of N pixels to N+16th pixel is called a first group, and the Mth pixel to M+15th pixel is called a second group.
Pixels other than these are called invalid pixels. The process will be explained below according to the flowchart shown in FIG.

まず、マイコン14は#100においてDIPSWI 
01.102からN、Mの値を入力している。
First, the microcomputer 14 uses DIPSWI in #100.
The values of N and M are input from 01.102.

次に、#1においてFLG(L)をOにクリアしている
。Lは1〜33の値をとり、1〜17は第1グループの
画素N−N+16に相当し、18〜33は第2グループ
の画素M−M+15に相当する。すなわち、Lは390
〜710 (nm)迄の10(nm)ピッチの各出力の
番号である。本実施例においては、積分時間を切り換え
、積分を行い、各積分時間で積分した各画素出力から出
力が飽和せず、しかもS/Nの最も高い画素出力を選択
するようにしている。この時、選択済の画素はFLG 
(L)−1とするため、後処理に先立って全てのFLG
 (L)を0にクリアしている。
Next, in #1, FLG (L) is cleared to O. L takes a value from 1 to 33, where 1 to 17 correspond to pixels N-N+16 in the first group, and 18 to 33 correspond to pixels M-M+15 in the second group. That is, L is 390
This is the number of each output of 10 (nm) pitch up to 710 (nm). In this embodiment, integration is performed by switching the integration time, and from the pixel outputs integrated at each integration time, the pixel output whose output does not saturate and has the highest S/N is selected. At this time, the selected pixel is FLG
(L)-1, all FLGs are
(L) is cleared to 0.

#2で1−0としている。■は積分時間のインデックス
であり、#3で積分時間T  が定めらNT れている。TQはイメージセンサの出力が飽和しない最
大の積分時間である。次に、#4で不図示のシャッタを
開き、イメージセンサへ光照射を行い、#5で前述のC
CDの積分を行う。積分終了後、各画素出力の読み出し
を開始するが、これに先立ち、各カウンタCN、J、L
の値を1にセットする(#6.#7.#8)。CN値は
イメージセンサの画素番号、Jは1〜5番のモニタ画素
に対するインデックス、およびLは波長帯域390〜7
10(nm)までの10(nrr+3 ピッチの画素に
ついての、得ようとするデータのインデックスである。
#2 makes it 1-0. 2 is an index of the integration time, and the integration time T is determined in #3. TQ is the maximum integration time during which the output of the image sensor is not saturated. Next, in #4, a shutter (not shown) is opened to irradiate the image sensor with light, and in #5, the above-mentioned
Integrate CD. After the integration is completed, the reading of each pixel output is started, but before this, each counter CN, J, L
Set the value to 1 (#6. #7. #8). The CN value is the pixel number of the image sensor, J is the index for monitor pixels 1 to 5, and L is the wavelength band 390 to 7.
This is the index of the data to be obtained for pixels with a pitch of 10 (nrr+3) up to 10 (nm).

引き続き#9へ進み、イメージセンサの画素番号CNの
判定を行う。いま、CN≦5であれば、これは1〜5番
モニタ画素の出力として判定され、#10へ進む。#1
0ではGNI−CN2=L。
Continuing to step #9, the pixel number CN of the image sensor is determined. Now, if CN≦5, this is determined to be the output of the 1st to 5th monitor pixels, and the process proceeds to #10. #1
At 0, GNI-CN2=L.

を出力し、これにより、アナログ処理回路15のオペア
ンプ28のゲインはR1/rが選択され、1〜5番のモ
ニタ画素の出力にはR1/rのゲインが掛けられる。#
11でこれら画素出力を読み込み、#12でモニタデー
タMDs(1,J)として、この出力に2  を掛けた
データがマイコン14内に格納される。次に、#13で
モニタ画素のカウンタJを1つ増し、#14でイメージ
センサの画素のカウンタCNを1つ増している。
As a result, the gain of the operational amplifier 28 of the analog processing circuit 15 is selected to be R1/r, and the outputs of the first to fifth monitor pixels are multiplied by the gain of R1/r. #
These pixel outputs are read in step 11, and data obtained by multiplying this output by 2 is stored in the microcomputer 14 as monitor data MDs (1, J) in step #12. Next, in #13, the monitor pixel counter J is incremented by one, and in #14, the image sensor pixel counter CN is incremented by one.

#9〜#14のルーチンはCN値が6になる迄繰り返さ
れる。CN値が6以上になると、#9の判定でNoとな
り、#15の判定へ進む。
The routines #9 to #14 are repeated until the CN value reaches 6. When the CN value becomes 6 or more, the result of determination in #9 is No, and the process proceeds to determination in #15.

#15でCN値の判定を行い、CN値がN+16以下の
場合、すなわち第1グループの出力が終了する迄は#1
7へ進み、ここでGNI−Hi。
The CN value is determined in #15, and if the CN value is less than N+16, that is, until the output of the first group is finished, #1 is executed.
Proceed to 7 and GNI-Hi here.

CN2−Loを出力し、オペアンプ28のゲインはR2
/「が選択される。これにより第1グループの出力に対
してはR2/「のゲインが掛けられる。一方、CN値が
N+16より大きくなれば#16へ進み、GN 1−C
N2−Hiを出力し、オペアンプ28のゲインはR3/
rが選択され、第2グループの出力に対してはR3/r
のゲインが掛けられる。以上のようにモニタ画素、第1
グループ、第2グループのそれぞれに対し異なるゲイン
を掛ける理由を以下に示す。
CN2-Lo is output, and the gain of the operational amplifier 28 is R2.
/" is selected. As a result, the output of the first group is multiplied by a gain of R2/".On the other hand, if the CN value becomes larger than N+16, the process proceeds to #16 and GN 1-C
N2-Hi is output, and the gain of the operational amplifier 28 is R3/
r is selected and for the output of the second group R3/r
is multiplied by the gain of As described above, the monitor pixel, the first
The reason why different gains are applied to each of the groups and the second group will be explained below.

第1グループは、その上に分光フィルタ1が配置され、
第2グループは、その上に分光フィルタ2が配置され、
モニタ画素上には、フィルタは配置されていない。フィ
ルタの有無により、その透過率が異なり、また、分光フ
ィルタによって、その白色光に対する透過率が異なる。
The first group has the spectral filter 1 arranged thereon,
The second group has a spectral filter 2 arranged thereon,
No filter is placed on the monitor pixel. The transmittance differs depending on the presence or absence of a filter, and the transmittance for white light differs depending on the spectral filter.

このように、各出力のレベルがモニタ、第1グループ、
第2グループの3通りになるため、各出力に対し、全て
の出力レベルがほぼ均等となり、かつA/Dコンバータ
のレンジに適合するようにゲインを切り換えている。以
上のゲイン切り換えを#10゜#16.#17でマイコ
ン14により行っている。
In this way, the level of each output is determined by the monitor, the first group,
Since there are three types in the second group, all output levels are approximately equal for each output, and the gain is switched so as to match the range of the A/D converter. Change the gain above #10° #16. This is done by the microcomputer 14 in #17.

引き続き#18以下を説明する。#18および#19は
、第1グループおよび第2グループ以外のデータの読み
出しを行わないようにするための判定である。すなわち
、前述のように第1グループと第2グループ間、および
モニタ画素と第1グループ間にはシステム上、不必要な
無効画素があるが、これらの画素に対しては、#18.
#19でNoと判定し、#20〜#26の処理をスキッ
プして#27へ進み、データの読み出しを行なわない。
Continuing to explain #18 and subsequent steps. #18 and #19 are determinations for not reading data other than the first group and the second group. That is, as mentioned above, there are unnecessary invalid pixels between the first group and the second group, and between the monitor pixels and the first group, but for these pixels, #18.
No is determined in #19, the process skips steps #20 to #26, and proceeds to #27, where no data is read.

#18または#19でYESとなったもの、すなわち第
1グループまたは第2グループの画素に対しては、#2
0でFLG (L)の判定を行う。
For pixels for which #18 or #19 is YES, that is, pixels in the first group or second group, #2
0, FLG (L) is determined.

ここでFLG(L)≠0となっていれば、すでに5番デ
ータは確定しているということであり、#21〜#26
の処理をスキップして#27へ進む。FLG (L)−
0の場合は、#21へ進み、データを読み込む。
Here, if FLG(L)≠0, it means that data No. 5 has already been determined, and #21 to #26
Skip the process and proceed to #27. FLG (L)-
If it is 0, proceed to #21 and read the data.

#22でデータの最上位bit(〜l5B)の判定を行
っている。ここでMSBが1の場合は#24へ進むが、
MSBが0の場合は、積分時間を2倍にして、得られる
データを2倍にしても、その出力は飽和には達しない。
In #22, the most significant bit (~l5B) of the data is determined. Here, if the MSB is 1, proceed to #24, but
If the MSB is 0, even if the integration time is doubled and the data obtained is doubled, the output will not reach saturation.

よってMSBが00場合は、ここでデータを選択せず、
Iを1つ増しく後述#55)、積分時間を2倍にし、再
度M S Bの判定を行うようになされている。また、
#23で1−4の場合には、これ以上Iを増加させない
ため、ここでデータを選択する。#24では、このデー
タを選択したというフラグFLG(L)を1にセットし
ている。#25では選択されたデータに2  を掛けて
各積分時間におけるデータの規格化を行っている。
Therefore, if the MSB is 00, do not select data here,
When I is increased by one (#55 described below), the integration time is doubled and the M S B is determined again. Also,
In the case of 1-4 in #23, data is selected here in order not to increase I any further. In #24, a flag FLG(L) indicating that this data has been selected is set to 1. In #25, the selected data is multiplied by 2 to normalize the data at each integration time.

すなわち、第8図(a)〜 (e)に示されるように、
1−0.(T   −To)で得られたデータを選NT 択した場合は、 (a)のように12bitのデータに
24を掛け、16bitのデータとし、■−1゜(T 
  −2XTo)で得られたデータを選択し1)/T た場合は、積分時間が2倍になったため、データ自体が
2倍にされているので、(a)に対し (b)のように
データを1桁右ヘシフトしデータを1/2にする必要が
ある。このため、12bitのデータに23を掛け、b
it16をOとし、16bitデータを得ている。この
時、データはbitB迄得られており、■−〇で得られ
たデータより1桁下の桁迄の精度のデータが得られるこ
とになる。 (C)、 (d)、(8)に関しても同様
で、積分時間を増すにつれ16bitの下位bit迄、
精度の高いデータが得られることになる。以上の処理に
よってイメージセンサのダイナミックレンジが拡大され
、低出力の画素に対しても精度の高いM1定が可能とな
る。
That is, as shown in FIGS. 8(a) to (e),
1-0. If you select the data obtained by (T - To), multiply the 12-bit data by 24 to make it 16-bit data as shown in (a), and convert it to -1° (T
If you select the data obtained with -2 It is necessary to shift the data one digit to the right and reduce the data to 1/2. Therefore, multiplying the 12-bit data by 23, b
It16 is set to O to obtain 16-bit data. At this time, data has been obtained up to bit B, and data with an accuracy up to one digit lower than the data obtained in ■-○ can be obtained. The same goes for (C), (d), and (8), and as the integration time increases, up to the lower 16 bits,
Highly accurate data will be obtained. The above processing expands the dynamic range of the image sensor, and enables highly accurate M1 determination even for low output pixels.

次に#26で、Lを1つ増し、格納されるデータのイン
デックスを増している。#27ではイメージセンサの画
素番号CNO値を1つ増している。
Next, in #26, L is increased by one, and the index of the data to be stored is increased. In #27, the pixel number CNO value of the image sensor is increased by one.

#28で全てのデータの読み出しが完了したか否かを判
定し、データの読み出しが終了していなければ#9〜#
27の処理を繰り返し、読み出しが終了していれば、次
の#29以降のルーチンへ移る。
In #28, it is determined whether reading of all data has been completed, and if reading of data has not been completed, steps #9 to #
The process of step 27 is repeated, and if the reading is completed, the process moves to the next routine starting from #29.

#29以降では暗時出力の補正を行っている。After #29, the dark output is corrected.

PDは光が照射されていない場合にも電荷(暗電荷)を
発生し、各PDの出力は光照射に比例して発生する光出
力電荷と前記の暗電荷の和となっている。分光計APj
にイメージセンサを使用する場合は、この暗電荷を補正
しなければ、特に低出力画素について測定精度の低下を
招いてしまう。以下、フローチャートに沿って具体的な
補正方法を説明する。
PDs generate charges (dark charges) even when they are not irradiated with light, and the output of each PD is the sum of the light output charges generated in proportion to light irradiation and the dark charges. Spectrometer APj
If an image sensor is used for this purpose, unless this dark charge is corrected, measurement accuracy will deteriorate, especially for low-output pixels. Hereinafter, a specific correction method will be explained along the flowchart.

#29で不図示のシャッタを閉じ、光の照射をカットし
ている。#30で#3によって定められた積分時間で積
分を行う。#31〜#33で各カウンタCN、J、Lを
1にセットする。#34で前述と同様にCNrliを判
定し、5以下ならば1〜5岳のモニタ画素であるから#
35でGNI−CN2−Loを出力し、イメージセンサ
のゲインをR1/rに設定する。#36でモニタ画素の
出力を読み込み、#37でMDD(I、J)としてデー
タに2  を掛けたデータをマイコン14内のメモリに
格納する。#38.#39でJ値およびCN値を1つ増
し#34へ戻る。モニタ画素データの格納が終了した後
、#40の処理へ移る。
At #29, a shutter (not shown) is closed to cut off light irradiation. At #30, integration is performed for the integration time determined by #3. Each counter CN, J, L is set to 1 in #31 to #33. In #34, determine CNrli in the same way as above, and if it is less than 5, it is a monitor pixel from 1 to 5, so #
At step 35, GNI-CN2-Lo is output and the gain of the image sensor is set to R1/r. The output of the monitor pixel is read in #36, and the data obtained by multiplying the data by 2 is stored in the memory in the microcomputer 14 as MDD (I, J) in #37. #38. In #39, the J value and CN value are increased by one and the process returns to #34. After the monitor pixel data has been stored, the process moves to step #40.

ここではモニタ画素のデータを元に、各積分時間で得た
データを、さらに校正するための係数の算出を行ってい
る。
Here, coefficients are calculated to further calibrate the data obtained at each integration time based on monitor pixel data.

積分時間を変えて計5回の積分を行う場合に入射する光
量が時間的に変化すると、積分時間に対して出力がリニ
アに得られない。このため、モニタ画素の出力によって
、この補正を行う。
If the amount of incident light changes over time when a total of five integrations are performed by changing the integration time, the output cannot be obtained linearly with respect to the integration time. Therefore, this correction is performed using the output of the monitor pixel.

上式の分子第1項は#12で求めた光照射時で、積分時
間Toで積分したモニタ第5番画素の出力で、分子第2
項は#37で求めた暗時で積分時間Toで積分したモニ
タ第5番画素の出力である。
The first term in the numerator of the above equation is the output of the fifth pixel on the monitor integrated over the integration time To at the time of light irradiation determined in #12, and the second term in the numerator is
The term is the output of the fifth pixel of the monitor, which is integrated over the integration time To in the dark period determined in #37.

第1項から第2項を減することにより光照射に応じた正
味の発生型荷分の出力が得られる。
By subtracting the second term from the first term, the output of the net generated load corresponding to the light irradiation can be obtained.

上式分母第1項は、#12で求めた光照射時で積分時間
がToX2   で積分したモニタ第(5−I)各画素
の出力で、分母第2項は#37で求めた暗時で積分時間
がToX2   で積分したモニタ第(5−1)各画素
の出力である。第1項から第2項を減することにより、
暗時出力補正後のデータが得られる。以上によって、K
l (0) −1 MDs(2,3)  MDD  (2,3)と各積分時
間に応じた係数が求められる。K1(1)は、MD s
  (1,4)  MDD (1,4)、すなわち、感
度が1/2の画素に積分時間”INT−ToX2で積分
を行なった光信号に対応する出力で、MD s (0,
5)  MD D(0,5) 、すなわち、感度が1の
画素に積分時間T I NT ”” T Oで積分を行
なった光信号に対応する出力を割ることで、積分時間変
化時の入射光量変化の割合が算出される。Kl(2)〜
Kl(4)も同様である。
The first term in the denominator of the above equation is the output of each pixel of the monitor (5-I) integrated by the integration time ToX2 during light irradiation, obtained in #12, and the second term in the denominator is the output of each pixel in the dark period, obtained in #37. This is the output of each pixel (5-1) of the monitor integrated over an integration time of ToX2. By subtracting the second term from the first term,
Data after dark output correction is obtained. By the above, K
l (0) −1 MDs (2, 3) MDD (2, 3) and coefficients corresponding to each integration time are determined. K1(1) is MD s
MD s (0,
5) MD D(0,5), that is, by dividing the output corresponding to the optical signal integrated by the pixel with sensitivity 1 with the integration time T I NT "" TO, the amount of incident light when the integration time changes The percentage of change is calculated. Kl(2)~
The same applies to Kl(4).

以降で得られる各積分時間に対する画素出力に、上記手
段で得られる各積分時間に対する係数に1(1)を掛け
ることで入射光の時間的変化の影響を無くすることが可
能である。
By multiplying the pixel output for each integration time obtained thereafter by 1 (1) by the coefficient for each integration time obtained by the above means, it is possible to eliminate the influence of temporal changes in incident light.

#40で係数Kl (1)を算出した後、#41でCN
値の判定を行い、CN≦N+16であれば#42でGN
1=Hi、CN2=Loを出力し、イメージセンサのゲ
インをR2/rとし、CN>N+16であれば#43で
GNI−CN2−Hiを出力し、イメージセンサのゲイ
ンをR3/「とする。#44.#45で第1グループお
よび第2グループの画素出力の場合、#46以降へ進み
、#44.#45でどちらもNoの場合、#46〜#5
2をスキップし、#53へ進む。
After calculating the coefficient Kl (1) in #40, CN is calculated in #41.
Determine the value, and if CN≦N+16, GN with #42
1=Hi, CN2=Lo is output, and the gain of the image sensor is set to R2/r. If CN>N+16, GNI-CN2-Hi is outputted in #43, and the gain of the image sensor is set to R3/'. #44. If the first and second groups of pixels are output in #45, proceed to #46 and later; if both #44 and #45 are No, then #46 to #5
Skip step 2 and proceed to #53.

#46でFLG (L)のチエツクを行い、このFLG
 (L)が1であれば#20〜#25で選択された画素
ということであり、#47以降のルーチンに進み、FL
G (L)が1でなければ#47〜#52をスキップし
#53へ進む。#47ではデータの読み出しを行う。#
48でDD(L)として読み出したデータに2  を掛
けたデータを格納する。これは先に述べた暗時出力補正
のためのデータであり、桁をDs(L)と合わせるため
に、同じ係数2  を掛けている。
Check the FLG (L) at #46, and check this FLG.
If (L) is 1, it means that the pixel was selected in #20 to #25, and the routine proceeds to #47 and later, and FL
If G (L) is not 1, skip #47 to #52 and proceed to #53. In #47, data is read. #
In step 48, the read data is multiplied by 2 and stored as DD(L). This is data for the dark time output correction mentioned above, and is multiplied by the same coefficient 2 in order to match the digit with Ds(L).

#49にてD (L)として#25で得たDc(L)か
ら#48で得たDD(L)を減じたものを格納している
。#49によって各画素出力はその暗時出力を減算され
、入射光に応じた出力データが得られる。#50ではこ
のD (L)に#40で得られた係数Kl (1)を掛
け、さらにに2(L)を掛けている。ここでに2 (L
)は各画素固有の係数である。各画素の感度はバラツキ
をもっているため高精度の測定を要する場合は、この感
度に応じて補正を加える必要がある。この補正係数は予
めマイコン14内のメモリに格納しである。#50で各
画素についての正確なデータが格納される。
In #49, the value obtained by subtracting the DD(L) obtained in #48 from the Dc(L) obtained in #25 is stored as D (L). By #49, the dark output is subtracted from each pixel output, and output data corresponding to the incident light is obtained. In #50, this D (L) is multiplied by the coefficient Kl (1) obtained in #40, and further multiplied by 2 (L). Here 2 (L
) is a coefficient specific to each pixel. Since the sensitivity of each pixel varies, if high-precision measurement is required, it is necessary to make corrections according to this sensitivity. This correction coefficient is stored in advance in the memory within the microcomputer 14. At #50, accurate data for each pixel is stored.

次に、#51にてF4.G (L)に−1の値を入れる
。FLG (L)は0,1.−1の3値を取り、0の場
合はデータは確定していない状態を示し、1の場合、D
s (L)の値が確定した状態を示し、−1の場合、D
 (L)が確定したことを示す。
Next, at #51, F4. Put a value of -1 into G (L). FLG (L) is 0, 1. -1, 0 indicates that the data is not finalized, 1 indicates that D
Indicates that the value of s (L) has been determined, and if it is -1, D
Indicates that (L) has been confirmed.

#52でカウンタLを1つ増し、#53でカウンタCN
を1つ増し、#54でイメージセンサの全画素の読み出
しが終了したか否かを判定し、゛終了していなければ、
#34〜#53を繰り返し、終了していれば#55へ進
む。#55では積分時間のインデックスIを1つ増し、
#56でI>4でなければ#3〜#54を繰り返し、I
>4となった時点で全てのルーチンを終了し、390〜
710 (nm) 、10 (nm)ピッチの分光計測
データの格納が全て完了する。
Increment the counter L by 1 in #52, and increment the counter CN in #53.
is incremented by one, and in #54 it is determined whether reading of all pixels of the image sensor has been completed, and if it has not been completed,
Repeat #34 to #53, and if completed, proceed to #55. In #55, increase the integration time index I by one,
If I>4 is not found in #56, repeat #3 to #54 and
> 4, all routines are finished and 390~
The storage of all spectroscopic measurement data of 710 (nm) and 10 (nm) pitches is completed.

以上で本実施例の動作の説明を終る。This concludes the explanation of the operation of this embodiment.

本実施例において、第1グループおよび第2グループの
先頭画素番号N、Mの値は各DIPSWに記憶されてい
るが、これはE2 FROM。
In this embodiment, the values of the leading pixel numbers N and M of the first and second groups are stored in each DIPSW, which is E2 FROM.

切換えスイッチ、バックアップ付RAM、FROMのよ
うな書き換え可能メモリを設け、これにN。
A changeover switch, RAM with backup, and rewritable memory such as FROM are provided, and N is added to this.

Mの値を記憶し、マイコンがデータの読み出しを行う以
前にマイコン内のRAMに取り込んでもよい。
The value of M may be stored and taken into the RAM within the microcomputer before the microcomputer reads the data.

さらに、本実施例においては不図示のシャッタの開閉に
より光照射状態と暗状態をつくり出しているが、物体の
反射スペクトルを測定する場合は以下の方法を用いるこ
とも可能である。すなわち、物体の反射スペクトルを得
る場合、ストロボ光を光源とし、このストロボを発光し
ない状態を暗状態とし、ストロボを発光している状態を
光照射状態とし、機械的シャッタの替わりにストロボを
用いる。このときには、積分時間は一定とし、ストロボ
の発光回数を1回、2回、4回、8回、16回として、
もって積分時間を変えることと等価な操作を行う。この
場合、当然、積分時間は16回発光するのに必要な時間
より長く設定する。このように、ストロボ光を使用する
場合においても本発明は同様に適用できる。
Further, in this embodiment, a light irradiation state and a dark state are created by opening and closing a shutter (not shown), but when measuring the reflection spectrum of an object, it is also possible to use the following method. That is, when obtaining the reflection spectrum of an object, a strobe light is used as a light source, a state in which the strobe does not emit light is defined as a dark state, a state in which the strobe emits light is defined as a light irradiation state, and a strobe light is used instead of a mechanical shutter. At this time, the integration time is constant, and the number of flashes of the strobe is 1, 2, 4, 8, and 16.
This is the equivalent of changing the integration time. In this case, the integration time is naturally set to be longer than the time required to emit light 16 times. In this way, the present invention can be similarly applied even when using strobe light.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように本発明によれば、外部メモリ手段の作用で
もって必要な画素出力のみがデータ処理装置に取り込ま
れるので、同処理装置内の記憶手段としてのRAMに無
駄がなくなる。
As described above, according to the present invention, only necessary pixel outputs are taken into the data processing device by the action of the external memory means, so that there is no waste in the RAM as the storage means within the processing device.

また、画素出力を読み出すときに、不要画素のデータを
取り込まないので、データ処理装置内のRAMには有効
画素のデータのみが並び、したがって、後処理で有効画
素データのみを取り出して並べるといったソフト上の手
間をかける必要がなくなり、作業の省力化、時間短縮が
可能となる。
In addition, when reading pixel output, data of unnecessary pixels is not taken in, so only valid pixel data is lined up in the RAM in the data processing device. This eliminates the need to take the time and effort to do so, making it possible to save labor and time.

さらには、有効画素と無効画素の選択を行うときに、外
部メモリ手段により切り換えればよいので、組立アセン
ブルで分光フィルタの配置がずれた場合であっても、外
部メモリにセットする値を変更することで簡単に対応す
ることができ、アセンブルが容易となるといった効果を
有する。
Furthermore, when selecting valid pixels and invalid pixels, the switching can be done using an external memory means, so even if the spectral filter is misaligned during assembly, the value set in the external memory can be changed. This has the effect that it can be easily handled and assembled easily.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例による装置の入射光受光部の
構成を示す斜視図、第2図はCCDイメージセンサの構
成図、第3図は本実施例による制御システムのブロック
構成図、第4図は信号出力のタイミングチャート、第5
図 (a)〜(g)はイメージセンサの動作を示す説明
図、第6図はアナログ処理回路の回路図、第7図は制御
のフローチャート、第8図(a)〜 (e)はデータ処
理の様子を示す説明図である。 1.2・・・分光フィルタ、3,13・・・CCDイメ
ージセンサ(固体撮像素子)、4・・・入射光、14・
・・マイクロコンピュータ(データ処理手段)、101
.102・・・デイツプスイッチ(外部メモリ手段)。
FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of an incident light receiving section of a device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of a CCD image sensor, and FIG. 3 is a block diagram of a control system according to this embodiment. Figure 4 is a timing chart of signal output, Figure 5 is a timing chart of signal output.
Figures (a) to (g) are explanatory diagrams showing the operation of the image sensor, Figure 6 is a circuit diagram of the analog processing circuit, Figure 7 is a control flowchart, and Figures 8 (a) to (e) are data processing FIG. 1.2... Spectral filter, 3, 13... CCD image sensor (solid-state image sensor), 4... Incident light, 14.
...Microcomputer (data processing means), 101
.. 102... Deep switch (external memory means).

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、位置によって透過する光の波長が異なる複数個の分
光フィルタと、上記分光フィルタにより分光された光を
受光する固体撮像素子と、上記固体撮像素子を制御する
データ処理手段とからなる分光計測装置において、 固体撮像素子上に複数個の分光フィルタが離散的に配置
され、かつ、これら分光フィルタの間を透過して入射し
た光に対する固体撮像素子の無効画素、もしくは分光フ
ィルタを透過して入射した光に対する固体撮像素子の有
効画素の位置を記憶する外部メモリ手段を有し、上記有
効画素出力のみをデータ処理手段に取り込むようにした
ことを特徴とする分光計測装置。
[Scope of Claims] 1. A plurality of spectral filters that transmit light with different wavelengths depending on the position, a solid-state image sensor that receives light separated by the spectral filter, and a data processing means that controls the solid-state image sensor. In a spectroscopic measurement device, a plurality of spectral filters are arranged discretely on a solid-state image sensor, and an ineffective pixel of the solid-state image sensor or a spectral filter for light that passes through between these spectral filters and enters. What is claimed is: 1. A spectroscopic measurement device comprising an external memory means for storing the position of an effective pixel of a solid-state image sensor with respect to light transmitted through and incident on the solid-state image sensor, and only the output of the effective pixel is taken into a data processing means.
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